涡旋压缩机闪发器热泵系统

论文简介：

摘 要
提高寒冷地区冬季采暖的能源利用效率，降低能源消费对环境带来的负面影响，
满足可持续发展的要求。
经济器可以有效地改善空气源热泵在低温环境下制热性能和运行可靠性差
的问题。本文根据涡旋压缩机准二级压缩热泵系统的研究现状，采用理论分析和
实验验证相结合的方法，对涡旋压缩机闪发器热泵系统的性能进行了详细的研
究。
本文首先对涡旋压缩机闪发器热泵系统进行了详细的介绍。从准二级压缩热
泵系统涡旋压缩机的工作机理出发，考虑到压缩机增设补气口后，增加了一个补
气－压缩的过程。由于涡旋压缩机的补气过程持续时间很短，因此分析时可将补
气过程近似看作是绝热的。在补气过程中，压缩机工作腔的容积不断缩小，同时
由于补气作用又使工作腔内制冷剂质量持续增加，因此，压缩机的补气—压缩过
程实质上是一个在容积不断变化的变质量系统内进行的非稳定流动过程。根据此
特点建立了包含影响压缩机性能的主要因素且适用于闪发器热泵循环的数学模
型。在建立数学模型的基础上，进行了仿真模拟计算，分析了补气口的位置对闪
发器系统性能的影响，并得出了闪发器系统与普通单级压缩系统的最佳切换区
域。另外，当压缩机采用中间补气后，影响其压缩功的因素变得较为复杂，因此
电效率等系数的计算已不再满足原来提出的经验公式，补气压力的大小、补气口
的位置等因素都影响到这些系数的变化。本文在实验数据的基础上拟合出了适用
于闪发器热泵系统涡旋压缩机的电效率公式，为以后经济器的理论研究提供了参
考依据。
在理论分析的基础上，设计出涡旋压缩机闪发器热泵系统实验方案，对研制
的原型机进行了全面的动态性能测试。通过对实验结果的分析，验证和修正了理
论分析的结果和方法，分析闪发器热泵系统和过冷器热泵系统的性能差异，并明
确造成这两种系统性能差异的原因，弄清楚了闪发器热泵系统的内在规律。结果
表明：随着蒸发温度的降低，原型机的制热量有所减少，但减少的速度明显低于
普通热泵系统，压缩机的电功率有所增加，但增加的幅度不大；闪发器前节流系
统在低温工况下比过冷器系统和闪发器后节流系统可以更有效地提高空气源热
泵的低温制热性能，是寒冷地区用小型空气源热泵比较适宜采用的系统。
本研究有助于加快我国热泵行业的发展步伐，扩大空气源热泵的使用范围，
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